盾構機近距離下穿西安地鐵-既有2號線施工技術

梁曉紅

摘 要：以西安地鐵5號線10標南稍門站～文藝路站盾構區(qū)間施工為例，隧道結構拱頂與既有2號線區(qū)問隧道拱底最小凈距約2.52m。既有地鐵2號線區(qū)間隧道在五號線盾構下穿時正常運行，環(huán)境風險等級為II級，針對近距離下穿、埋深淺、車流量大及地下部分管道距離主隧道較近等難題，詳細統(tǒng)計并分析并確定掘進參數(shù)，確定科學性的施工方法，利用全自動化監(jiān)測、跟蹤監(jiān)測等技術措施，以確保盾構機下穿既有2號線施工安全，降低風險，為以后類似工程的施工提供借鑒。

關鍵詞：小凈距;土壓; 推力;運營;保護;地下管線;地鐵二號線運營;自動化監(jiān)控量測

一般地鐵選址多處于城市交通量較大的繁華路段，因而其隧道結構常常需要穿越城市干道眾多管線，但實際施工中交通、管線、地鐵2號運營影響、施工影響的難度較大，因此越來越多的隧道優(yōu)先采用盾構法施做。本文以西安地鐵5號線10標南稍門站～文藝路站盾構隧道施工為研究，通過優(yōu)化設計方案，增加安全措施，保證了暗挖通道施工的順利進行。

一、工程概況

西安地鐵5號線10標南稍門站～文藝路站盾構區(qū)間起于南稍門站區(qū)間下穿既有2號線區(qū)間隧道，隧道結構拱頂與既有2號線區(qū)問隧道拱底最小凈距約2.52m。既有地鐵2號線區(qū)間隧道在五號線盾構下穿時正常運行，環(huán)境風險等級為II級。

二、工程重難點

（一）穿越段徑向距離過近

隧道結構拱頂與既有2號線區(qū)問隧道拱底最小凈距約2.52m（小于一倍洞徑6m），在盾構穿越2號線前要考慮下穿地層的穩(wěn)定性，避免較大的擾動是盾構下正穿2號線掘進過程中需要解決的重點。

（二）隧道大縱坡段施工

區(qū)間隧道長距離處于-24.17‰大下坡掘進，施工風險較大，使得溜車風險增加，造成的后果十分嚴重。

（三）下穿既有2號線，地表沉降控制要求高、信息反饋速率快

盾構下穿2號線運營隧道時，采用全自動化監(jiān)測+人工輔助監(jiān)測模式。全自動化監(jiān)測為24小時不間斷監(jiān)測，加上人工輔助監(jiān)測，同時間同頻率，及時進行沉降對比分析，指導下一步施工掘進。

（四）下穿段洞身范圍為全斷面粉質黏土，渣土改良是控制的重點

正穿既有2號線洞身范圍內土體為全斷面<4-4>粉質粘土，掘進過程中易出現(xiàn)刀盤結泥餅現(xiàn)象，為了保護刀盤、防止正面土體坍塌以及保證盾構螺旋出土機的正常出土，每隔一定距離在盾構刀盤前及螺旋機內壓注一定比例的泡沫劑或膨潤土進行渣土改良是控制的重點。

三、施工方案及措施

（一）南文區(qū)間盾構下穿2號線下穿段施工。

（二）下穿段施工控制措施

盾構區(qū)間穿越2號線運營線路作為區(qū)間重大風險源，對地表沉降要求極為嚴格，且本工程左右線先后下穿既有線，使盾構掘進對地層的擾動進一步加大，本次下穿既有線施工進行分析，掘進參數(shù)的控制可以總結為“勻速、連續(xù)、均衡、飽滿”土壓為主，出土量為輔;施工過程中主要控制措施體現(xiàn)以下幾點：

1、土壓的控制：

根據(jù)理論計算及試驗段施工地質情況等，在盾構穿越過程中，根據(jù)地面監(jiān)測報表反饋的信息及時進行土倉壓力P值調整，調整范圍在±0.2bar之間。

2、推進速度及推力控制

掘進速度及推力的選定以保持土倉壓力為目的，根據(jù)施工的實際情況確定并調整掘進速度及推力。下穿段掘進速度為20mm/min，下穿掘進過程中推力為1000t。

3、掘進方向的控制

盾構機水平方向（ 平面） 的控制原則：一般情況下盾構機的水平偏差可控制在±20mm 以內，出現(xiàn)較大偏差時可降低掘進速度，合理調節(jié)各分區(qū)千斤頂壓力;合理利用鉸接千斤頂，使盾構姿態(tài)與設計線路更加吻合。

理論出土量：

V =π×D×L×S=π×3.085×3.085×1.5=44.82m?/環(huán)。

3.1同步注漿的注漿量和壓力的控制

每推進一環(huán)的理論建筑空隙為：1.5×[（6170/2）2*π-（6000/2）2*π]=2.43 m3實際注漿應控制在理論值的130%～180%，即為3.16～4.37 m3，暫定注漿量4m³，注漿壓力控制在0.25Mpa地表沉降能夠得到有效的控制。

3.2二次注漿

掘進過程中，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，沉降量超限時及時進行二次注漿。二次注漿選用水泥、水玻璃雙液漿，水泥漿水灰比為1：1，水玻璃（40波美度）與水按1：3稀釋，注入時漿液與水玻璃體積比為：水泥漿：水玻璃溶液=1：1，初凝時間為20s，注漿壓力控制在0.3Mpa。

四、盾構下穿過程中既有2號線保護

（一）既有2號線軌道保護

為防止影響2號線整體形變，減少沉降對車輛運營的影響，在運營2號線（與5號線交點前后各10m）范圍的原軌道鋼軌上加裝軌距拉桿，施工利用凌晨0：00～5：00列車安全停運后進行護軌安裝作業(yè)。軌距拉桿是用一根桿件在軌底將兩根鋼軌連接起來，以提高鋼軌的橫向穩(wěn)定性，提高軌道保持軌距的能力。

（二）運營地鐵行車控制

盾構隧道拱頂距既有2號線隧道距離最短距離2.52m。在盾構機掘進通過2號線前，向2號線運營部門充分了解行車計劃及間隔時間，降低下穿段列車運營速度在30km/h以內，減少行車震動對地層擾動影響。

五、盾構下穿過程中既有2號線監(jiān)測

監(jiān)控制量是隧道施工中不可缺少的重要組成部分，根據(jù)本工程情況，建立了監(jiān)控量測體系，重點對既有2號線道床、拱頂沉降、、凈空收斂、地面表下沉等項目量測。

（一）地鐵2號隧道內監(jiān)測

主要影響區(qū)域內按5米間距布設一組監(jiān)測斷面，次要影響區(qū)內按10米間距布設一組監(jiān)測斷面，每個斷面布設5個監(jiān)測點。

（二）監(jiān)測頻率

盾構下穿2號線運營隧道時，自動化監(jiān)測頻率按照4h/次～8h/次控制，當施工影響較大或出現(xiàn)變形征兆時監(jiān)測頻次不得低于4h/次～8h/次。

五號線洞內監(jiān)測頻次按照24h/次進行控制。

六、結語

在盾構機下穿既有2號線施工中，通過合理的工法選擇，利用科學的監(jiān)測方法、增加安全措施，以信息化為指導，可以很好的克服地面及地下管線的影響，極大降低施工風險，保證施工安全。

參考文獻：

[1]《西安市軌道交通5號線土建10標實施性施工組織設計》.

[2]《西安地鐵5號線10標工程土建施工項目設計文件和勘察報告》.

[3]《南稍門～文藝路區(qū)間下穿2號線專項施工方案》.

[4]《南稍門～文藝路區(qū)間下穿段地鐵二號線設計文件（050511-S-QJ-02-051）》.

[5]《西安地鐵五號線10標施工監(jiān)測方案》.

[6]《南稍門～文藝路盾構隧道下穿既有2號線施工監(jiān)測方案》.

[7]《城市軌道交通工程監(jiān)測技術規(guī)范》《國家二等測量規(guī)范（GB12897）》.

[8]《城市軌道交通地下工程建設風險管理規(guī)范》.